Presurizacion en los Aviones Control de la Presion Interior



CONDICIONES DE PRESIÓN Y TEMPERATURA EN EL INTERIOR DE UN AVIÓN

La presión del aire tiene por causa principal la atracción de la Tierra o, en otras palabras, el peso de la atmósfera. La presión promedio a nivel del mar es de unos 1,03 Kg./cm2. Dicho de otro modo, cada centímetro cuadrado de superficie terrestre o marina sufre una presión (en todas direcciones) de una fuerza de alrededor de 1,03 Kg.

Naturalmente, tanto el hombre como los demás animales están acostumbrados a estas presiones, y cualquier alteración pronunciada de ellis les resulta incómoda y hasta dañina.

Las presiones a gran altur^ son menores que en la superficie de la Tierra, pues el peso del aire también lo es. A 7.600 metros sobre el nivel del mar, por ejemplo, la presión promedio del aire es de sólo unos 0,42 Kg./cm2.; a 15.000 metros es de menos de 0,14 Kg./cm2. Ésta es la razón por la cual los aviones civiles y militares que deben volar a gran altura, necesitan emplear equipos capaces de mantener las faresiones a niveles razonables.

Llamamos presurización de cabina al bombeo activo de aire en la cabina de una aeronave para asegurar la seguridad y confort de los ocupantes. Es necesario cuando un avión alcanza una altitud importante, ya que la presión atmosférica natural es demasiado baja como para suministrar el suficiente oxígeno a los ocupantes. Sin la presurización se puede sufrir mal de montaña o incluso una hipoxia, es decir, que una región del cuerpo no recibe el oxígeno adecuado para su funcionamiento.

QUÉ HACE  EL SISTEMA: En los sistemas de presión de los aviones de chorro, el aire se obtiene mediante una derivación de los compresores de los motores principales. En los aviones con motores de pistón, es necesario usar un compresor especial. Se entiende que el fuselaje del avión es hermético, denominándoselo del tipo «cámara de presión» o «cabina estratosférica».

Controlando el flujo de aire que entra y el que sale de la cabina por medio de válvulas autorreguladoras, es posible mantener una presión constante y cómoda para la tripulación y los pasajeros. Esto es el esquema básico del sistema, pero en realidad los actuales sistemas de presión que usan los últimos modelos de aviones de reacción, sean civiles o militares, son bastante más complicados.

Esta complicación se origina en que no solamente ha de mantenerse dentro de la cabina una presión igual a la que soportamos en la superficie terrestre, sino que, además, el aire que circula y es respirado por los tripulantes o pasajeros debe ser mantenido a una temperatura determinada y a un nivel dado de humedad. Por lo general la presión mínima tope dentro de la cabina no debe ser menor que la que podría experimentarse en la atmósfera a una altura de 1.800 metros; esto representaría una presión de 0,82 Kg./cm2. Ésta, como es lógico, debe mantenerse aun en el caso de que el avión esté volando a su máxima altitud.

Sin embargo, debe ser tenido en cuenta que si el aparato, por cualquier razón, debiera ascender o descender bruscamente, también la presión aumentaría o disminuiría con demasiada velocidad. Esto causaría problemas serios al pasaje. En todo el automatismo de las válvulas reguladoras de presión se ha tenido muy en cuenta que la presión no debe aumentar a más de 0,015 Kg./cm2. por minuto, ni disminuir a más de 0,025 Kg./cm2. por minuto. Sin embargo, existen aún otros problemas.

La presión atmosférica al nivel del suelo varía de un lugar a otro y con las condiciones del tiempo; por lo tanto es muy importante reajustar la presión de aire dentro de la cabina momentos antes de que el avión aterrice. Cuando el avión se acerca a su destino, la sección meteorológica del aeropuerto informa a través de la radio de la torre de control todos los datos relativos a las condiciones de presión que prevalecen en esos momentos en tierra.



De acuerdo con ellas, el piloto regula el control de presión de todo el equipo de modo que los dispositivos automáticos vayan modificando la presión existente dentro de la cabina durante el descenso, hasta que, al aterrizar, es igual a la exterior. El diseño de estos equipos debe ajustarse a lo que disponen las reglamentaciones aéreas internacionales de seguridad, a fin de que aun en el caso poco probable de una avería en alguna parte del sistema de presión, los efectos no sean peligrosos para los pasajeros o la tripulación.

Interior de una Aeronave Comercial

ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE
Conjuntamente con el sistema de presión se han desarrollado otros sistemas accesorios para el acondicionamiento del aire en el interior de las cabinas de los aviones; se ha señalado que un tratamiento para la humectación y el desecamiento del aire suministrado a la cabina constituye un factor absolutamente esencial e inseparable de la compresión. En pocas palabras, el problema puede resumirse de la siguiente forma: en la región subártica, el aire es generalmente frío y seco; en los climas templados prevalece una agradable temperatura media, y en los trópicos el aire es cálido y húmedo.

Estas condiciones normales, por supuesto, están sujetas a variaciones en la práctica, pero, con todo, constituyen una base útil, en realidad la única, para considerar los distintos aspectos del problema que presenta el proyecto de una instalación de aire acondicionado. Cuando se vuela por regiones muy secas, por las razones que son fáciles de comprender, el aire llega a producir cierto malestar que se manifiesta en forma de sequedad de la garganta y picazón en la piel. En sentido opuesto, cuando la atmósfera es excesivamente húmeda, todo el interior del avión llega a saturarse, creando condiciones igualmente desagradables.

La compresión por sí sola no modificará la situación; en forma indirecta, puede, en verdad, agravar las condiciones, pues, a gran altura, la frialdad de la atmósfera, aun tratándose de regiones templadas y particularmente en invierno, está propensa a provocar una humedad relativa por debajo del límite inferior aceptable para la comodidad de los pasajeros. En tales circunstancias, sería necesario humedecer el ambiente. El tratamiento para la deshidra-tación del aire, difícilmente llegue a ser necesario en las zonas templadas.

No obstante, debe tenerse en cuenta que los aviones atraviesan distintas zonas, pasando de una región climática a la otra. Por consiguiente, lo ideal consiste en un equipo para el acondicionamiento del aire, capaz de modificar condiciones de temperatura bien extremas. De paso, es conveniente puntualizar que los sistemas de aire acondicionado no constituyen un accesorio exclusivo de las cabinas de presión; también pueden ser necesarios en el caso de aviones proyectados para operar a alturas moderadas, siempre y cuando estén destinados a servir o atravesar zonas donde prevalezcan temperaturas extremas.

La firma Sir George Godfrey Partners Ltd., fabricante de los compresores de la cabina Marshall especificados para los aviones Tudor I y II, Bristol 167, Hermes, Ambassador, etc., ocupóse durante cierto tiempo de una serie de investigaciones relacionadas con la cuestión del acondicionamiento del aire y en colaboración con otra empresa del Reino Unido, Birlec, Ltd., llegó a proyectar una solución singularmente atractiva para el problema, en forma de unidades normales que se incorporan fácilmente al sistema de aspiración de los aviones.

Fundamentalmente, el proyecto Marshall-Birlec consiste en la interposición de tinidades «humedecedoras» o «secadoras» en el sistema de admisión de aire; el aire se suministra al fuselaje a través de las mismas, recibiendo a su paso el tratamiento requerido por las circunstancias. En esa forma, el aire llega a la cabina con una agradable humedad relativa.

En otras palabras, cuando el aire que penetra en el avión es demasiado seco, como ocurre con mucha frecuencia, a su paso por las unidades de acondicionamiento, se humedece; si se dan las condiciones opuestas y la atmósfera ambiente está cargada de humedad, al entrar el aire en el acondicionador pasa por las unidades secadoras y se elimina toda humedad superflua.

PELIGROS DEL, VUELO A GRAN ALTURA SIN CABINA DE PRESIÓN
El cuerpo necesita oxígeno para respirar, y a bajas presiones (es decir, a gran altura) hay menos oxígeno pues hay menos aire (más del 20 % del aire es oxigeno). Sin compresión, las condiciones extremas de baja presión producen peligrosos estados mentales, como excesiva confianza, falta de concentración y reacciones físicas Sftntas^Finalmente puede sobrevenir la muerte. La presión mínima dentro, de la cabina, como paita aue se mantenga la vida humana, sería lo equivalente a una altura de unos 7.600 metros. A los 15.000 metros la sangre comienza a hervir. Generalmente se considera que la presión que reina a los 1.800 metros, provee de oxígeno suficiente como para asegurar la comodidad y la seguridad de las personas que viajan en aviones con cabinas de presión. Los cambios de presión también ocasionan problemas. Variaciones rápidas pueden provocar una peligrosa embolia gaseosa (parálisis o enfermedad de los buzos), producida por burbujas de nitrógeno que se acumulan en la sangre. Cambios mucho más pequeños pueden afectar los oídos, a causa de las diferencias de presión entre el oído externo y el oído medio; esta molestia puede desaparecer, generalmente, masticando o tragando dulces. Debe tenerse en cuenta que, en las cabinas de presión, lo importante es la presión que se registre dentro de ellas,  no la  del exterior.

UNIDADES  DE ACONDICIONAMIENTO
DESECACIÓN  DEL AIRE
Las cámaras para la desecación del aire están divididas interiormente en tres secciones por medio de dos membranas perforadas, formando de tal modo una especie de sandwich cuyo relleno está constituido por nueve kilogramos de alúmina activada. Este último material es una sustancia semejante a la tiza y altamente absorbente, que resulta particularmente aplicable para fines como el que mencionamos, en virtud de que no se rompe al saturarse. Cuando la cámara de deshidratación llega a humedecerse, se le insufla aire caliente para secarla y en esa forma la alúmina recupera su capacidad de absorción sin mengua alguna.



Esta condición es la que proporciona a las cámaras de aire comprimido una duración ilimitada, y puede afirmarse que el secamiento periódico es prácticamente la única atención que las cámaras requieren durante el servicio.

Una pequeña masa de gelatina, aplicada detrás de una ventanilla de observación, cambia de color conforme con la cantidad de agua absorbida y, por lo tanto, ejerce las funciones de indicador de saturación.

Estas cámaras están controladas automáticamente por un regulador de humedad en la cabina del avión. Este regulador (humidstat, en inglés) está proyectado de modo que mueva un interruptor de «relé» al llegarse a cada uno de los límites de la escala de «confort», y en esta forma, las válvulas Correspondientes son abiertas o cerradas de acuerdo con la conveniencia de cada caso.

ENFRIAMIENTO
El enfriamiento del aire de cabina es también una necesidad, aunque tal vez no tan aguda como la humectación y el secamiento. Este enfriamiento puede lograrse mediante un &,. .;ma indirecto, aplicando el principio del radiador en forma invertida, con CO2 en estado sólido como agente enfriador, o también directamente, haciendo pasar el aire sobre losas de agua congelada.

CALEFACCIÓN
El sistema de calefacción ha sido diseñado para compensar las temperaturas extremas que se encontrarán en todas las latitudes del mundo y en las distintas estaciones del año. Por tal razón, se ha instalado un refrigerador de aire, de funcionamiento controlable, en los tubos que conducen el aire desde el compresor hacia la cabina, a fin de que el ingeniero de vuelo pueda utilizar o eliminar el calor generado por la compresión Durante el vuelo, la calefacción puede ser regulada para dar distintos valores de salida de calor.

VENTILACIÓN
La ventilación  se  obtiene mezclando  y  haciendo circular aire puro con partes de aire del interior de la cabina. Válvulas dobles de descarga, controladas automáticamente ante el ajuste previo establecido por el ingeniero de vuelo,  controlan la presión de la cabina.

Estas válvulas de descarga parten directamente de los laboratorios y de la cocina, a fin de que el olor de la comida no vuelva a entrar en el sistema de circulación de aire. En la parte inferior del fuselaje se encuentra la conexión para el sistema de aire acondicionado en tierra.

La ventilación y circulación de la atmósfera interior de la cabina pueden mantenerse en forma constante mientras el avión se encuentra en tierra, por medio de una unidad de control de aire acondicionado, para suministrar aire frío o caliente, según las necesidades. En dicha abertura de conexión hay además una toma de aire de ventilación, que puede abrirse durante el vuelo a baja altura en climas cálidos.

SELLADO DE LA CABINA
La cabina es hermética a tal punto que todas las juntas remachadas y todas sus partes están selladas con una composición elástica especial, durante el montaje del avión. Por otra parte, todas las varillas, tubos y cables de comando o control pasan a través de sellos especiales de presión cuando salen hacia el exterior del fuselaje.
En cuanto a la cúpula transparente para la navegación astronáutica, las ventanas desmontables y la puerta de entrada van selladas por un ingenioso sistema de tubos de goma inflables.

FUNCIONAMIENTO GENERAL
Se ha descrito a grandes rasgos, su funcionamiento: el aire de cada uno de los compresores de los motores de chorro pasa, a través de válvulas de retroceso, a controles de flujo (caudal) que regulan la cantidad de aire que entra al sistema. De aquí, y luego de pasar por unos intercambiadores de calor que lo enfrían, el aire que viene de los motores se reúne en la linea principal de alimentación (una cañería).



Aquí es posible enfriarlo aún más, o, de ser necesario, secarlo en el evaporador de un sistema de refrigeración. Si, en cambio, el contenido de humedad es bajo, se lo puede aumentar pasándolo por un humedecedor. Una vez hecho esto, el aire tiene una temperatura, presión y humedad correctas, y ya puede ser enviado a la cabina.

A fin de que el aire de la cabina se mantenga fresco, debe ser renovado constantemente, evacuándolo a la misma velocidad con que se lo introduce. Cerca de la mitad del aire pasa, de nuevo, una vez usado, a la línea principal, para repetir el ciclo, y el resto se envía al exterior a través de las válvulas de descarga. Aparte de este sistema principal, hay otros que proveen aire para usos especiales. Se puede tomar aire caliente corriente arriba de la unidad evaporadora y desviarlo hacia el parabrisas de la cabina de comando, para evitar que se empañe.

Se pueden enviar pequeñas cantidades de aire frío a la cabina de pasajeros, por medio de toberas controlables individualmente ubicadas a la altura de la cabeza, a fin de refrescarlos durante el viaje. Un sistema de control de la temperatura, gobernado por termostatos ubicados en la cabina, opera válvulas que pueden permitir que una parte del aire provisto se derive a los intercambiadores de calor o los evaporadores, para asegurar que la temperatura dentro de la cabina se mantenga siempre constante.

Otra parte importante del sistema de presion es la válvula de descarga, una derivación mediante la cual, en una emergencia , es posible hacer bajar rápidamente la presión del interior de la aeronave.

Fuente Consultada:
Enciclopedia de la Ciencia y La Tecnología N° 21 – La Presión Interna de los Aviones –

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